PRO/Ⅱ功能擴展方法探討

原 璐 ，崔 雋

(海工英派爾工程有限公司，山東青島 266061)

PRO/Ⅱ是一種通用的化工過程模擬、優(yōu)化和設計軟件。PRO/Ⅱ可以對各種化工過程進行嚴格的質量和能量衡算。它的應用包括:設計新的工藝過程;評價和比較可供選擇的工藝方案;改造現(xiàn)有的工藝;操作故障分析和打破裝置操作的瓶頸;優(yōu)化和改善裝置的產量和效益;評價與環(huán)境的適應性等。

一個模擬軟件的產生有其限制，隨著時間的推移及理論研究的進展，必須將新的設計思想與理論研究成果融入到系統(tǒng)內，不斷擴充和更新其內容以提高系統(tǒng)的性能。這項工作不僅是軟件開發(fā)者的任務，用戶也應當參與進來，運用他們所掌握的知識和經驗，進行軟件的二次開發(fā)。同時，由于某些化工生產過程的復雜性和具體性，模擬軟件現(xiàn)有的功能模塊不可能模擬所有的實際過程，這也要求用戶根據實際過程自行開發(fā)用戶模型，并將模型添加到軟件中去，結合軟件已有的數(shù)據庫和功能模塊來進行模擬。而軟件開發(fā)者應向用戶提供這樣一個二次開發(fā)接口。PRO/Ⅱ就向用戶提供了這樣一個接口，用戶可以利用它將用戶模型添加到PRO/Ⅱ體系中，在其系統(tǒng)框架中使用。該接口賦予PRO/Ⅱ極大的擴展能力，而且有助于保護用戶已有的開發(fā)成果。

PRO/Ⅱ的用戶模型使用Fortran語言開發(fā)，本文將對PRO/Ⅱ二次開發(fā)方法進行探討，給出其開發(fā)步驟和方法，說明用戶模型規(guī)范及PRO/Ⅱ系統(tǒng)對用戶模型的調用方式，并將舉一個用戶模型實例來說明該方法。

1 用戶模型簡介

PRO/Ⅱ用戶模型是指當PRO/Ⅱ體系提供模塊不能滿足用戶需求時，由用戶自行開發(fā)的模塊，它由一個或者若干用戶添加的子程序構成。PRO/Ⅱ支持四種用戶模型，即單元操作模型，熱力學方法模型，傳遞性質方法模型和反應動力學模型［1－2］。

2 用戶模型開發(fā)步驟和方法

不同于一般Fortran程序的開發(fā)，PRO/Ⅱ用戶模型的開發(fā)涉及到調用PRO/Ⅱ系統(tǒng)的一些接口子程序及完成與系統(tǒng)間的參數(shù)傳遞，所以其開發(fā)有特定的步驟和方法。編寫用戶模型是完成一個用戶模型開發(fā)的核心部分，本文第3部分將對用戶模型的編寫規(guī)范進行詳細說明;編譯和鏈接用戶模型，PRO/Ⅱ用戶模型的編譯和連接使用的是Windows XP操作系統(tǒng)下的DEC Visual FORTRAN5.0 D或6.0。步驟為:①在 Windows XP系統(tǒng)下運行 DEC Visual FORTRAN 5.0D or 6.0。②新建一個工作空間(workspace)，將編寫好的.for文件添加到該工作空間中，編譯通過。③編寫一個.def(模塊定義)文件，該文件用于生成動態(tài)鏈接庫。運行build.dll命令，生成動態(tài)鏈接庫，即一個.dll文件。提供動態(tài)鏈接庫到PRO/Ⅱ體系中，復制動態(tài)鏈接庫即.dll文件到PRO/Ⅱ的執(zhí)行目錄下。

3 用戶模型編寫規(guī)范

3.1 通用編寫規(guī)則

不論開發(fā)哪一類用戶模型，其子程序源代碼的編寫都要遵循一些通用的規(guī)則，現(xiàn)將這些通用規(guī)則總結如下:

①用戶添加的子程序必須使用ANSI標準的FORTRANⅣ或者FORTRAN 77來書寫，以便保持與PRO/Ⅱ的兼容性。②存儲變量應當被初始化，因為許多操作系統(tǒng)不能執(zhí)行該功能。③用戶添加的子程序應當能夠測試計算錯誤，例如0分母，指數(shù)溢出等。④PRO/Ⅱ接口子程序可以返回錯誤指示，這些錯誤指示應當被用戶添加的子程序測試，再采取適當?shù)男袆?。⑤不能改?PRO/Ⅱ公用區(qū)/XPROPX/、/CUDATA/、 /OUTFAC/和/FACTOR/里的公用存儲信息，不能改變在用戶添加的公用區(qū)/UTHERX/里的任何變量的值。⑥用FIGETU程序來取得特殊順序的輸入輸出文件的FORTRAN單元數(shù)。⑦執(zhí)行計算時必須考慮單位。(在PRO/Ⅱ系統(tǒng)里的所有存儲數(shù)據是按照輸入單位的，除了/XPROPX/里的臨界質。)⑧應當規(guī)范的書寫 FORTRAN源代碼，尤其是那些會被重復使用的用戶添加子程序，例如熱力學函數(shù)或者在迭代計算里的函數(shù)。⑨用戶添加子程序里的循環(huán)應預先給以限制。

3.2 與PRO/Ⅱ信息交流

用戶添加子程序和PRO/Ⅱ之間的信息交流被通過三種方式完成:①子程序參數(shù)列表;②接口子程序;③公用存儲區(qū)。

表1 用戶模型子程序參數(shù)列表

用戶添加的計算子程序代替一個已經在PRO/Ⅱ里存在的虛擬子程序。因此，用戶寫的子程序必須與那些虛擬子程序使用相同的參數(shù)列表。表1給出了針對每種用戶模型的子程序參數(shù)列表。

表2給出了執(zhí)行各種功能的接口子程序。這些接口子程序可以被用戶添加的子程序調用來實現(xiàn)與PRO/Ⅱ的存儲區(qū)的信息傳遞。用戶在編寫用戶模型過程中需要調用這些接口子程序時，使用下列命令:call subrname(subrname為接口子程序名)。

表2 PRO/Ⅱ接口子程序

表3給出了PRO/Ⅱ的公用區(qū)，用戶可以從組分性質，熱力學數(shù)據，和轉換因子公用區(qū)取得信息。用戶在編寫用戶模型過程需要調用這些公用區(qū)時，使用命令:INCLUDE＇* .CMN＇(* 為公用區(qū)名)。

表3 PRO/Ⅱ公用區(qū)

4 例子

本文開發(fā)了反應精餾用戶模型，以此為例說明PRO/Ⅱ的功能擴展方法。此用戶模型選取的是均相板式塔連續(xù)反應精餾過程的平衡級數(shù)學模型(EQ)，求解方法采用的是方程解離法——泡點法。此用戶模型進行的是操作型計算，即已知輸入和模型參數(shù)求輸出。其程序框圖如圖1所示［3－14］。

圖1 反應精餾塔程序框圖

5 結論

①PRO/Ⅱ用戶模型也是由一個或者若干用戶添加的子程序構成。PRO/Ⅱ支持四種用戶模型，即單元操作模型，熱力學方法模型，傳遞性質方法模型和反應動力學模型。②用戶添加子程序和PRO/Ⅱ之間的信息交流被通過三種方式完成:子程序變量列表;接口子程序;公用存儲區(qū)。用戶模型中的主子例行程序代替一個已經在PRO/Ⅱ里存在的虛擬子程序。因此，用戶寫的主子例行程序必須那些虛擬子程序使用相同的變量列表。PRO/Ⅱ提供了11種執(zhí)行不同功能的接口子程序和6種公用存儲區(qū)，這些接口子程序和公用存儲區(qū)可以通過特定方式被用戶模型調用來實現(xiàn)與PRO/Ⅱ系統(tǒng)間的信息傳遞。

③PRO/Ⅱ用戶模型的編譯和連接使用的是Windows XP操作系統(tǒng)下的DEC Visual FORTRAN 5.0D或6.0，并通過編寫一個模塊定義文件生成動態(tài)鏈接庫。復制動態(tài)鏈接庫即.dll文件到PRO/Ⅱ的執(zhí)行目錄下，即完成用戶模型的開發(fā)。

［1］PRO/Ⅱ Pdts－ uas(Version 5.1)［J］.Simsci Technology，Inc.

［2］PRO/Ⅱ User Guide(Version 5.1)［J］.Simsci Technology，Inc.

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